Ароморфозы кровеносной системы птиц

Класс Птицы. Анатомия, морфология и ароморфозы

Чего только не выдумывают люди, чтобы подняться в воздух: самолёты, вертолёты, воздушные шары и дирижабли… Каждый из нас хоть разочек, но мечтал когда-нибудь научиться парить в воздухе и перемещаться по миру без дорог. Но, к сожалению, сами по себе мы летать не можем. А вот у птиц это замечательно получается! Предлагаю погрузиться в изучение анатомии и морфологии птиц, и узнать, как им удается летать.

Происхождение птиц

Считается, что птицы произошли от древних пресмыкающихся. Этому есть палеонтологические доказательства: ученые при раскопках находили останки удивительных животных. С помощью специальных методов был определен их приблизительный возраст — около 150 млн лет!

Имя одной из таких чудесных зверушек — археоптерикс. Его называют “переходной формой” между рептилиями и птицами.

Переходная форма — промежуточное звено эволюции между двумя крупными таксонами.

Как выглядел археоптерикс?

Внешний вид археоптерикса

Археоптерикс выглядел, как полурептилия-полуптица. В его строении были признаки обеих групп животных. Рассмотрим их подробнее:

Морфология и анатомия птиц

Всё тело птиц — сплошное приспособление к полёту. Всё, что мешает летать, в ходе эволюции у них редуцируется, а всё, что помогает — появляется. Значит, чтобы вспомнить все ароморфозы птиц, нам нужно думать так, будто мы конструируем самолёт.

Проблема 1: ветер

Первая проблема воздушной среды — турбулентные завихрения. Так называют потоки воздуха, которые цепляются за тело и не дают ему нормально двигаться. Вспомните сами: в ветреную погоду гораздо проще гулять в застегнутой куртке, чтобы ветер не цеплялся за верхнюю одежду и не осложнял движение.

Как справиться с завихрениями?

Нужно сделать так, чтобы воздуху было не за что цепляться. Форма тела должна стать обтекаемой, как у самолета. Для этого у птиц:

Какими бывают перья?

• Контурное покровное делает тело обтекаемым, придает окраску. Они покрывают всё тело, поэтому называются “покровными”.
• Контурное маховое покрывает крылья. Машем крыльями — значит, маховые перья именно там.
• Контурное рулевое образует хвост. Хвост для птицы — это руль, следовательно, рулевые перья покрывают хвост.
• Пуховые осуществляют теплоизоляцию. Как и пуховик, пух сохраняет тепло в воздушных полостях между пёрышками.
• Нитевидные перья расположены под контурными, выполняют функцию осязания.
• Щетинки, располагающиеся вокруг рта, участвуют в захвате пищи.

Проблема 2: вес

Следующая проблема, которую нужно решить, — вес тела. Попробуйте бросить вверх пустую бутылку и бутылку, наполненную водой. Конечно, вторая упадет быстрее: на неё действует большая сила тяжести. Итак, нам нужно как-то похудеть для полета!

Для облегчения тела у птиц:

• исчезают зубы,
• формируются полые кости,
• редуцируется мочевой пузырь,
• укорачивается толстая кишка.

Полые кости называются так потому, что в них есть полости — пространства, заполненные воздухом.

У позвоночных животных моча накапливается в мочевом пузыре. У птиц этот орган отсутствует за ненадобностью — скопившаяся там моча утяжеляет тело, а в полёте это невыгодно. Образовавшаяся моча сразу выходит наружу. Поэтому, если пролетающая мимо птичка испачкала вашу машину — это не месть за то, что вы её не покормили, а естественный физиологический процесс.

Проблема 3: энергия

Ещё одна проблема — для полёта нужно много энергии. Сравните: для преодоления 1 км пути пассажирский самолёт Boeing 737-300 тратит 2600 кг топлива, а газель — всего около 5-6 кг. Теперь порассуждаем: откуда живые клетки берут энергию, и как добыть её как можно больше?

Наиболее выгодный вариант получения энергии — кислородный этап обмена веществ. На этом этапе образуется целых 36 молекул АТФ! О различиях этапов энергетического обмена Вы можете подробнее прочитать в статье «Фотосинтез, хемосинтез, энергетический обмен». Но тут снова возникает сложность — для того, чтобы кислородный этап протекал нормально, нужно поставлять к клеткам много кислорода.

Чтобы активно снабжать клетки кислородом, птицам нужны:

• губчатые лёгкие и воздушные мешки,
• четырёхкамерное сердце и четкое разделение артериальной и венозной крови,
• теплокровность.

Губчатые лёгкие птиц имеют большую площадь газообмена, чем ячеистые легкие пресмыкающихся. Посмотрите на их строение — перегородок стало гораздо больше!

Кроме того у птиц появляются воздушные мешки. В них на вдохе попадает дополнительная порция воздуха, которая может использоваться, когда происходит выдох. Так мы получаем еще больше кислорода: газообмен происходит и на вдохе, и на выдохе.

Четырёхкамерное сердце необходимо, чтобы кровь не смешивалась. Перегородка в желудочке не даёт перемешиваться артериальной и венозной крови. Таким образом, ткани питает артериальная кровь, в которой концентрация кислорода гораздо больше, чем в смешанной.

Большинство химических реакций (в том числе и окисление веществ) протекает быстрее при нагревании. Поэтому птицам важно всегда поддерживать достаточно высокую температуру тела. Например, для голубя нормальная температура тела = 43,5 ℃. Эта особенность позволяет называть птиц теплокровными или гомойотермными животными.

Гомойотермность — способность поддерживать постоянную температуру тела.

Птицы в полете

Отлично! Мы с вами продумали все “воздушные” проблемы, и теперь тело полностью готово к полёту.

Но как оторвать тело от земли?

• Для того, чтобы всё-таки взлететь, необходимо с силой оттолкнуться от поверхности. Сильный толчок помогает осуществить цевка. Это дополнительная кость нижней конечности птиц, которая соединяет пальцы и голень. Цевка также способствует амортизации при приземлении — чтобы лапка не сломалась при быстрой посадке, нужно её укрепить! Кроме того к цевке прикрепляются сухожилия, которые позволяют птицам не падать во сне.

• В момент взлёта птицы делают сильный взмах крыльями. Чтобы этот первый взмах был достаточной силы, и крылья не уставали в процессе полёта, грудные мышцы птиц очень развиты. Давно ли вы разделывали куриную грудку? Вспомните, какая она толстая — таким мышцам позавидует любой бодибилдер! Грудные мышцы птиц прикрепляются к особому выросту грудины — килю.

Ну всё, с таким строением тела мы точно может оторваться от земли и полететь! Теперь осталось последнее — правильно управлять им, чтобы полететь именно туда, куда нужно.

А управлять телом в воздушной среде гораздо сложнее, чем на земле! Только представьте — мы с вами двигаемся только в направлениях “вперед-назад” и “вправо-влево”, а у птиц появляется ещё одна ось движения — “вверх-вниз”. Нужен сложный бортовой компьютер, который будет контролировать положение тела в пространстве.

Отдел мозга, отвечающий за координацию движений, называется “мозжечок”. У птиц он очень хорошо развит, поэтому они отлично владеют телом на большой высоте.

У птиц увеличивается и развивается кора больших полушарий — отдел, отвечающий за сложное поведение. Именно поэтому птицы способны к примитивным мыслительным процессам: например, у них очень хорошая память. Вспомните попугаев-говорунов: они с точностью до звука воспроизводят слова дрессировщика.

Давайте резюмируем всё вышесказанное и перечислим основные ароморфозы птиц:

• прогрессивное развитие нервной системы;
• губчатые легкие, появление воздушных мешков;
• четырехкамерное сердце, теплокровность;
• перья — роговые образования;
• превращение передних конечностей в крылья.

Развитие птиц

Зародыш птицы развивается в яйце. Давайте подробно разберем, зачем птицы несут яйца и почему их детёныши не могут рождаться так же, как у млекопитающих!

В первую очередь яйцо необходимо для защиты зародыша от высыхания — он не сможет жить без воды. Для этого в яичном белке содержится большое количество влаги. А в желтке есть запас белков — из него эмбрион получает питание до вылупления.

Кроме белка и желтка в строении яйца выделяют скорлупу, канатики и воздушные камеры.

Функции структур яйца

Скорлупа отделяет содержимое яйца от внешней среды. Но зародыш должен как-то получать кислород для дыхания — иначе он просто задохнётся в этом плотном “скафандре”. Для этого в скорлупе имеются многочисленные поры — через них заходит кислород и выходит углекислый газ. Однако весь углекислый газ не может выходить через маленькие поры — он скапливается в воздушных камерах.

Канатики же нужны для того, чтобы поворачивать зародышевый диск к более тёплой стороне — к той, с которой мать-наседка греет яйцо своим телом.

Развитие у птиц прямое, то есть из яйца вылупляется детёныш, который очень похож на взрослую особь.

Как мы уже говорили ранее, у птиц хорошо развит передний мозг, отвечающий за сложное поведение. Это делает возможным заботу о потомстве.

Вспомните мультфильм “Пингвинёнок Лоло”, в котором пингвинят разлучили с родителями. Какие только опасности не преследовали главных героев: пришлось спасаться от хищников и браконьеров, самостоятельно искать еду, бороться с конкурентами за место гнездования. На ранних этапах развития птиц все эти проблемы решают родители: они кормят своих детёнышей, учат их летать и искать пропитание, защищают от хищников. Это способствует большей выживаемости птенцов и популяции в целом.

Фактчек

• Птицы произошли от пресмыкающихся. Переходная форма — археоптерикс.
• Для облегчения веса в костях птиц есть полости, редуцируются хвостовые позвонки, мочевой пузырь и укорачивается кишечник.
• Для восполнения энергетических потребностей у птиц формируются губчатые лёгкие, воздушные мешки, четырёхкамерное сердце.
• В скелете птиц дополнительно образуются киль и цевка.
• Развитые передний мозг и мозжечок нужны для управления телом в полёте.
• Птицам свойственна забота о потомстве.

Проверь себя

Из перечисленных ниже организмов выберите переходную форму между рептилиями и птицами.

Выберите усложнение скелета птиц.

1. конечности под туловищем
2. увеличение количества позвонков
3. появление киля и цевки
4. исчезновение голени

К ароморфозам класса Птицы относится…

1. трёхкамерное сердце
2. мезодерма
3. губчатые лёгкие
4. увеличение длины толстого кишечника

Заботу о потомстве обусловливает прогрессивное развитие…

1. кровеносной системы
2. нервной системы
3. дыхательной системы
4. выделительной системы

Какая структура яйца отвечает за питание зародыша?

Ответы: 1 — 4; 2 — 3; 3 — 3; 4 — 2; 5 — 1.

Источник

Какие ароморфозы произошли у птиц?

Перья птиц представляют собой видоизмененную чешую рептилий. Тело птиц покрыто перьями — роговыми наружными образованиями, состоящими из полого стержня, нижняя часть которого называется очин, с пушистыми плотно прилегающими друг к другу отростками по бокам (опахало).

Опахало состоит из бородок 1-ого порядка, которые крепятся напрямую к стержню и бородок 2-ого порядка, расположенных на бородках 1-ого порядка.

Очин погружен в кожу, а стержень с опахалом расположены снаружи над поверхностью тела. Перьевой покров придает птице характерную обтекаемую форму тела. Надо заметить, что контурные — не единственные перья птиц.

Маховые перья растут по краю крыла, именно они поддерживают птицу во время полета. Рулевые перья являются продолжением хвоста у большинства птиц, играют важную роль при изменении направления полета. Покровные крылья формируют характерный обтекаемый контур птицы, за счет чего и получили свое название.

По-иному устроены пуховые перья: их бородки не несут крючочков, вследствие чего плотно сцепленное опахало не образуется. Пуховые перья равномерно покрывают все тело птицы, обеспечивая теплоизоляцию от окружающей среды. Периодически у птиц происходит линька — смена оперения.

У птиц имеется полная перегородка в сердце, разделяющая его камеру на два изолированных желудочка. Кровь больше не смешивается: два круга кровообращения полностью отделены друг от друга.

Уровень обмена веществ становится гораздо выше, чем у земноводных и пресмыкающихся, что проявляется в приобретении птицами теплокровности (гомойотермии). Температура тела птиц более не зависит от окружающей среды, они могут осваивать среды обитания с низкими температурами.

За счет развития легочных мешков — воздухоносных полостей, связанных с дыхательной системой, у птиц газообмен в легких осуществляется и на вдохе, и на выдохе.

Для птиц характерны более сложноустроенные губчатые легкие, дыхательная площадь которых превышает площадь ячеистых легких пресмыкающихся. Газообмен в них происходит с большей эффективностью.

P.S. Мы нашли статью, которая относится к данной теме, изучите ее — Класс птицы 😉

P.S.S. Для вас готов следующий случайный вопрос. Мы сами не знаем, но вас ждет что-то интересное!

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2023

Текст и опубликованные материалы являются интеллектуальной собственностью Беллевича Юрия Сергеевича. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов вопроса и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник